Заголовок

Заголовок процедуры имеет вид:

PROCEDURE <имя> [ (<сп. ф. п . >) ] ; 

Заголовок функции:

FUNCTION <имя> [ (<сп.ф.п.>)] : <тип>;

Здесь <имя> - имя подпрограммы (правильный идентификатор); 

<сп.ф.п.> - список формальных параметров; 

<тип> - тип возвращаемого функцией результата.

Сразу за заголовком подпрограммы может следовать одна из стандартных директив ASSEMBLER, EXTERNAL, FAR, FORWARD, INLINE, INTERRUPT, NEAR. Эти директивы уточняют действия компилятора и распространяются на всю подпрограмму и только на нее, т.е. если за подпрограммой следует другая подпрограмма, стандартная директива, указанная за заголовком первой, не распространяется на вторую.

ASSEMBLER - эта директива отменяет стандартную последовательность машинных инструкций, вырабатываемых при входе в процедуру и перед выходом из нее. Тело подпрограммы в этом случае должно реализоваться с помощью команд встроенного ассемблера.

EXTERNAL - с помощью этой директивы объявляется внешняя подпрограмма.

FAR - компилятор должен создавать код подпрограммы, рассчитанный на дальнюю модель вызова. Директива NEAR заставит компилятор создать код, рассчитанный на ближнюю модель памяти. По умолчанию все подпрограммы, объявленные в интерфейсной части модулей, генерируются с расчетом на дальнюю модель вызова, а все остальные подпрограммы - на ближнюю модель.

В соответствии с архитектурой микропроцессора ПК, в программах могут использоваться две модели памяти: ближняя и дальняя. Модель памяти определяет возможность вызова процедуры из различных частей программы: если используется ближняя модель, вызов возможен только в пределах 64 Кбайт (в пределах одного сегмента кода, который выделяется основной программе и каждому используемому в ней модулю); при дальней модели вызов возможен из любого сегмента. Ближняя модель экономит один байт и несколько микросекунд на каждом вызове подпрограммы, поэтому стандартный режим компиляции предполагает эту модель памяти. Однако при передаче процедурных параметров, а также в оверлейных модулях соответствующие подпрограммы должны компилироваться с расчетом на универсальную - дальнюю - модель памяти, одинаково пригодную при любом расположении процедуры и вызывающей ее программы в памяти.

Явное объявление модели памяти стандартными директивами имеет более высокий приоритет по сравнению с опциями настройки среды Турбо Паскаля.

FORWARD - используется при опережающем описании для сообщения компилятору, что описание подпрограммы следует где-то дальше по тексту программы (но в пределах текущего программного модуля).

INLINE - указывает на то, что тело подпрограммы реализуется с помощью встроенных машинных инструкций.

INTERRUPT - используется при создании процедур обработки прерываний.

Список формальных параметров необязателен и может отсутствовать. Если же он есть, то в нем должны быть перечислены имена формальных параметров и их типы, например:

Procedure SB(a: Real; b: Integer; c: Char);

Как видно из примера, параметры в списке отделяются друг от друга точками с запятой. Несколько следующих подряд однотипных параметров можно объединять в подсписки, например, вместо

Function F(a: Real; b: Real): Real; 

можно написать проще:

Function F(a,b: Real): Real;

Операторы тела подпрограммы рассматривают список формальных параметров как своеобразное расширение раздела описаний: все переменные из этого списка могут использоваться в любых выражениях внутри подпрограммы. Таким способом осуществляется настройка алгоритма подпрограммы на конкретную задачу.

Рассмотрим следующий пример. В языке Турбо Паскаль нет операции возведения в степень, однако с помощью встроенных функций LN(X) и ЕХР(Х) нетрудно реализовать новую функцию с именем, например, POWER, осуществляющую возведение любого вещественного числа в любую вещественную степень. В программе (пример 1) вводится пара чисел X и Y и выводится на экран дисплея результат возведения X сначала в степень +Y, а затем - в степень -Y. Для выхода из программы нужно ввести Ctrl-Z и Enter.

Пример 1

var

х,у:Real;

Function Power (a, b : Real): 

Real; 

begin {Power} 

if a > 0 then

Power := exp(b * In (a)) 

else if a < 0 then

Power := exp(b * ln(abs(a)) 

else if b = 0 then

Power := 1 

else

Power := 0 

end {Power} ;

{--------------------}

begin {main} 

repeat

readln(x,y) ;

writeln (Power (x,y) :12:10, Power (x, -y) : 15 : 10) 

until EOF 

end {main} .

Для вызова функции POWER мы просто указали ее в качестве параметра при обращении к встроенной процедуре WRITELN. Параметры X и Y в момент обращения к функции - это фактические параметры. Они подставляются вместо формальных параметров А и В в заголовке функции и затем над ними осуществляются нужные действия. Полученный результат присваивается идентификатору функции - именно он и будет возвращен как значение функции при выходе из нее. В программе функция POWER вызывается дважды - сначала с параметрами Х и Y, а затем Х и -Y, поэтому будут получены два разных результата.

Механизм замены формальных параметров на фактические позволяет нужным образом настроить алгоритм, реализованный в подпрограмме. Турбо Паскаль следит за тем, чтобы количество и тип формальных параметров строго соответствовали количеству и типам фактических параметров в момент обращения к подпрограмме. Смысл используемых фактических параметров зависит от того, в каком порядке они перечислены при вызове подпрограммы. В примере первый по порядку фактический параметр будет возводиться в степень, задаваемую вторым параметром, а не наоборот. Пользователь должен сам следить за правильным порядком перечисления фактических параметров при обращении к подпрограмме. Любой из формальных параметров подпрограммы может быть либо параметром-значением, либо параметром-переменной, либо, наконец, параметром-константой. В предыдущем примере параметры А и В определены как параметры-значения. Если параметры определяются как параметры-переменные, перед ними необходимо ставить зарезервированное слово VAR, а если это параметры-константы,- слово CONST, например:

Procedure MyProcedure (var a: Real; b: Real; const c: String); 

Здесь A - параметр-переменная, В -параметр-значение, а С - параметр-константа.

Определение формального параметра тем или иным способом существенно, в основном, только для вызывающей программы: если формальный параметр объявлен как параметр-переменная, то при вызове подпрограммы ему должен соответствовать фактический параметр в виде переменной нужного типа; если формальный параметр объявлен как параметр-значение или параметр-константа, то при вызове ему может соответствовать произвольное выражение. Контроль за неукоснительным соблюдением этого правила осуществляется компилятором Турбо Паскаля. Если бы для предыдущего примера был использован такой заголовок функции:

Function Power (var a, b : Real) : Real;

то при втором обращении к функции компилятор указал бы на несоответствие типа фактических и формальных параметров (параметр –У есть выражение, в то время как соответствующий ему формальный параметр описан как переменная).

Для того чтобы понять, в каких случаях использовать тот или иной тип параметров, рассмотрим, как осуществляется замена формальных параметров на фактические в момент обращения к подпрограмме.

Если параметр определен как значение, то перед вызовом подпрограммы это значение вычисляется, полученный результат копируется во временную память и передается подпрограмме. Важно учесть, что даже если в качестве фактического параметра указано простейшее выражение в виде переменной или константы, все равно подпрограмме будет передана лишь копия переменной (константы). Любые возможные изменения в подпрограмме значения никак не воспринимаются вызывающей программой, так как в этом случае изменяется копия фактического параметра.

Если параметр определен как переменная, то при вызове подпрограммы передается сама переменная, а не ее копия (фактически в этом случае подпрограмме передается адрес переменной). Изменение переменной приводит к изменению самого фактического параметра в вызывающей программе.

В случае вызова константы в подпрограмму также передается адрес области памяти, в которой располагается переменная или вычисленное значение. Однако компилятор блокирует любые присваивания константе нового значения в теле подпрограммы.

Представленный ниже пример 2 поясняет изложенное. В программе задаются два целых числа 5 и 7, эти числа передаются процедуре INC2, в которой они удваиваются. Один из параметров передается как переменная, другой - как значение. Значения параметров до и после вызова процедуры, а также результат их удвоения выводятся на экран.

Пример 2

а : Integer = 5; 

b : Integer = 7 ;

{-----------------}

Procedure Inc2 (var c: Integer; b: Integer) ; 

begin {Inc2} 

с := с + с; 

b := b + b; 

WriteLn ( 'удвоенные: ', c:5, b:5)

end {inc2}; 

{--------------}

begin {main}

WriteLn('исходные: ', a:5, b:5);

Inc2(a,b);

WriteLn('результат: ', a:5, b:5) 

end {main}.

В результате прогона программы будет выведено:

исходные:   5  7

удвоенные: 10 14

результат: 10  7

Как видно из примера, удвоение второго формального параметра в процедуре INC2 не вызвало изменения фактической переменной В, так как этот параметр описан в заголовке процедуры как значение. Этот пример может служить еще и иллюстрацией механизма «накрывания» глобальной переменной одноименной локальной: хотя переменная В объявлена как глобальная (она описана в вызывающей программе перед описанием процедуры), в теле процедуры ее «закрыла» локальная переменная В, объявленная как значение.

Итак, переменные используются как средство связи алгоритма, реализованного в подпрограмме, с внешним миром: с помощью этих параметров подпрограмма может передавать результаты своей работы вызывающей программе. Разумеется, в распоряжении программиста всегда есть и другой способ передачи результатов - через глобальные переменные. Однако злоупотребление глобальными связями делает программу, как правило, запутанной, трудной в понимании и сложной в отладке. В соответствии с требованиями хорошего стиля программирования рекомендуется там, где это возможно, использовать передачу результатов через фактические переменные.

С другой стороны, описание всех формальных параметров как переменных нежелательно по двум причинам. Во-первых, это исключает возможность вызова подпрограммы с фактическими параметрами в виде выражений, что делает программу менее компактной. Во-вторых, и главных, в подпрограмме возможно случайное использование формального параметра, например, для временного хранения промежуточного результата, т.е. всегда существует опасность непреднамеренно испортить фактическую переменную. Вот почему переменными следует объявлять только те, через которые подпрограмма в действительности передает результаты вызывающей программе. Чем меньше параметров объявлено переменными и чем меньше в подпрограмме используется глобальных переменных, тем меньше опасность получения непредусмотренных программистом побочных эффектов, связанных с вызовом подпрограммы, тем проще программа в понимании и отладке. По той же причине не рекомендуется использовать переменные в заголовке функции: если результатом работы функции не может быть единственное значение, то логичнее использовать процедуру или нужным образом декомпозировать алгоритм на несколько подпрограмм.

Существует еще одно обстоятельство, которое следует учитывать при выборе вида формальных параметров. Как уже говорилось, при объявлении параметра-значения осуществляется копирование фактического параметра во временную память. Если этим параметром будет массив большой размерности, то существенные затраты времени и памяти на копирование при многократных обращениях к подпрограмме можно минимизировать, объявив этот параметр константой. Параметр-константа не копируется во временную область памяти, что сокращает затраты времени на вызов подпрограммы, однако любые его изменения в теле подпрограммы невозможны - за этим строго следит компилятор.

Может сложиться впечатление, что объявление переменных в списке формальных параметров подпрограммы ничем не отличается от объявления их в разделе описания переменных. Действительно, в обоих случаях много общего, но есть одно существенное различие: типом любого параметра в списке формальных параметров может быть только стандартный или ранее объявленный тип. Поэтому нельзя, например, объявить следующую процедуру:

Procedure S (a: array [1..10] of Real);

так как в списке формальных параметров фактически объявляется тип-диапазон, указывающий границы индексов массива.

Если мы хотим передать какой-то элемент массива, то проблем, как правило, не возникает, но если в подпрограмму передается весь массив, то следует первоначально описать его тип. Например:

type

atype = array [1..10]of Real; 

Procedure S (a: atype);

.......

Поскольку строка является фактически своеобразным массивом, ее передача в подпрограмму осуществляется аналогичным образом:

type

intype = String [15] ;

outype = String [30] ; 

Function St (s : intype): outype;

.......

Требование описать любой тип-массив или тип-строку перед объявлением подпрограммы на первый взгляд кажется несущественным. Действительно, в рамках простейших вычислительных задач обычно заранее известна структура всех используемых в программе данных, поэтому статическое описание массивов не вызывает проблем. Однако разработка программных средств универсального назначения связана со значительными трудностями. По существу, речь идет о том, что в Турбо Паскале невозможно использовать в подпрограммах массивы с «плавающими» границами изменения индексов. Например, если разработана программа, обрабатывающая матрицу 10х10 элементов, то для обработки матрицы 9x11 элементов необходимо переопределить тип, т.е. перекомпилировать всю программу (речь идет не о динамическом размещении массивов в куче, а о статическом описании массивов и передаче их как параметров в подпрограммы). Этот недостаток, как и отсутствие в языке средств обработки исключительных ситуаций (прерываний), унаследован из стандартного Паскаля и представляет собой объект постоянной и вполне заслуженной его критики. Разработчики Турбо Паскаля не рискнули кардинально изменить свойства базового языка, но, тем не менее, включили в него некоторые средства, позволяющие в известной степени смягчить отмеченные недостатки. Эти недостатки практически полностью устранены в языке Object Pascal, используемом в визуальной среде программирования Delphi.

Прежде всего, в среде Турбо Паскаля можно установить режим компиляции, при котором отключается контроль за совпадением фактической и формальной длины строки. Это позволяет легко решить вопрос о передаче подпрограмме строки произвольной длины. При передаче строки меньшего размера формальный параметр будет иметь ту же длину, что и параметр обращения; передача строки большего размера приведет к ее усечению до максимального размера формального параметра. Следует сказать, что контроль включается только при передаче строки, объявленной как формальный параметр-переменная. Если, соответствующий параметр объявлен некоторым значением, эта опция игнорируется и длина не контролируется.

Значительно сложнее обстоит дело с передачей массивов произвольной длины. Наиболее универсальным приемом в этом случае будет, судя по всему, работа с указателями и использование индексной арифметики. Несколько проще можно решить эту проблему при помощи нетипизированных параметров (см. ниже). В версии Турбо Паскаля 7.0 язык поддерживает так называемые открытые массивы, легко решающие проблему передачи подпрограмме одномерных массивов переменной длины.

Открытый массив представляет собой формальный параметр подпрограммы, описывающий базовый тип элементов массива, но не определяющий его размерности и границы:

Procedure MyProc(OpenArray: array of Integer);

Внутри подпрограммы такой параметр трактуется как одномерный массив с нулевой нижней границей. Верхняя граница открытого массива возвращается функцией HIGH. Используя 0 как минимальный индекс и значение, возвращаемое функцией HIGH, как максимальный индекс, подпрограмма может обрабатывать одномерные массивы произвольной длины:

{Иллюстрация использования открытых массивов: программа выводит на экран содержимое двух одномерных массивов разной длины с помощью одной процедуры ArrayPrint} 

Procedure  ArrayPrint(aArray: array of Integer); 

var

k: Integer; 

begin

for k := 0 to High(aArray) do 

Write(aArray[k]:8);

WriteLn 

end;

const

A:array [-1..2] of Integer = (0,1,2,3); 

B: array [5..7] of Integer = (4,5,6); 

begin

ArrayPrint(A);

ArrayPrint(B) 

end.

Как видно из этого примера, фактические границы массивов А и В, передаваемых в качестве параметров вызова процедуре ArrayPrint, не имеют значения. Однако размерность открытых массивов (количество индексов) всегда равна 1 - за этим следит компилятор. Если бы, например, мы добавили в программу двумерный массив С:

var

С: array [1..3,1..5] of Integer;

то обращение

ArrayPrint(С)

вызывало бы сообщение об ошибке

Error26: Type mismatch. 

(Ошибка 26: Несоответствие типов.)